De plek waar de smelt de vormholte binnenkomt, bepaalt een groot deel van de kwaliteit van het eindproduct. Een aanspuiting in de matrijs is meer dan een gaatje waar kunststof doorheen gaat. Het is het punt van waaruit het vloeifront zich ontvouwt, waar de nadruk zijn werk moet doen en waar de spanning in het product wordt vastgelegd. Verplaats die positie een paar centimeter en u krijgt een ander product uit dezelfde geometrie.
In veel projecten wordt de aanspuiting laat gekozen, vaak pas als de matrijsbouwer erom vraagt. Dat is jammer, want op dat moment ligt de productvorm al vast en zijn de opties beperkt. Wanneer wij vroeg meekijken vanuit Product engineering, is er nog ruimte om een wanddikte aan te passen of een ribbe te verplaatsen zodat de vulling logisch verloopt.
Welke typen aanspuiting er zijn
De puntaanspuiting is klein en rond en laat een nauwelijks zichtbaar restje achter. Hij scheidt zichzelf vaak automatisch bij het openen van de matrijs en past goed bij producten waar het uiterlijk telt. Nadeel is de hoge schuifsnelheid in dat kleine doorgangetje, wat gevoelige kunststoffen kan beschadigen.
Een filmaanspuiting loopt als een brede smalle spleet langs een hele zijde van het product. Die vorm geeft een vlak vloeifront en is de standaard voor grote platte delen die niet mogen kromtrekken. De aanspuiting moet daarna wel worden weggesneden, wat een bewerkingsstap oplevert.
De tunnelaanspuiting duikt onder het scheidingsvlak door en snijdt zichzelf af bij het uitwerpen. Bij een heetkanaal blijft de kunststof in het verdeelsysteem vloeibaar en wordt er geen aangietsel gevormd. Dat scheelt materiaal en cyclustijd, maar het maakt het gereedschap duurder en gevoeliger voor onderhoud. In onze Toolmaking wegen wij die keuze tegen het verwachte seriegetal af.
Waar de aanspuiting in de matrijs het beste ligt
De vuistregel is dat de smelt van dik naar dun loopt. Komt de aanspuiting in de matrijs op een dunne sectie te liggen, dan koelt het front af voordat het de dikkere delen bereikt en ontstaan er vulproblemen of inzinkingen. Verder wilt u de vloeiweglengte zo kort en zo gelijkmatig mogelijk houden, zodat alle uithoeken ongeveer tegelijk vol zijn.
Bij een symmetrisch product klinkt een centrale aanspuiting logisch, maar bij een lang product levert dat twee fronten op die aan de uiteinden verschillend afkoelen. Soms is een positie iets uit het midden beter.
Hoe het vloeifront door de holte loopt
De smelt vult een holte niet als een vloeistof die een bak vult. Er ontstaat een front dat zich uitrolt, waarbij het buitenste laagje tegen de koude matrijswand direct stolt en de kern erachter doorstroomt. Dat heet fonteinstroming en het verklaart waarom de buitenlaag van een spuitgietproduct anders van structuur is dan de kern.
Waar twee fronten elkaar ontmoeten, bijvoorbeeld achter een gat of rond een kern, vormt zich een vloeilijn. Zijn de fronten daar al afgekoeld, dan hechten ze slecht en houdt u een zwakke plek over die u soms ziet en soms alleen merkt bij een breukproef. De remedie ligt zelden in meer druk. Vaker helpt een andere aanspuitpositie, een hogere matrijstemperatuur of een kleine wanddikteverandering die het samenkomstpunt verplaatst naar een minder belaste zone.
Ontluchting van de matrijs
De lucht die in de holte zit, moet ergens heen. Verdwijnt die niet op tijd, dan wordt hij samengeperst en loopt de temperatuur daar zo hoog op dat het materiaal verbrandt. Die zwarte plekjes aan het einde van de vloeiweg zijn een klassiek teken van gebrekkige ontluchting.
Ontluchting gebeurt via ondiepe kanaaltjes in het scheidingsvlak, via de speling rond uitwerpers en soms via poreuze inzetstukken. De diepte ligt in de orde van enkele honderdsten millimeter en verschilt per kunststof, omdat een dunvloeibaar materiaal eerder in zo’n spleetje kruipt. Bij het beproeven van de matrijs stellen wij dit bij op basis van wat het product laat zien.
Vezeloriëntatie en kromtrekken bij gevulde kunststoffen
Werkt u met glasvezelgevulde matrijzen kunststof toepassingen, dan komt er een factor bij. De vezels richten zich naar de stroomrichting. In de richting van de vezel krimpt het materiaal weinig, dwars erop veel meer. Een product dat in één richting is gevuld, trekt daardoor voorspelbaar krom.
Dat maakt de aanspuitkeuze bij gevulde materialen zwaarder dan bij ongevulde. Een filmaanspuiting die het hele front in dezelfde richting stuurt, geeft een uniforme oriëntatie en dus een voorspelbare krimp. Twee tegenover elkaar liggende aanspuitingen geven kruisende oriëntaties en een vloeilijn met beperkte sterkte. Wat beter is, hangt af van wat het product moet kunnen. Meer achtergrond over materiaalgedrag vindt u in ons artikel over geschikte kunststoffen voor spuitgieten.
Wat vormvullingssimulatie oplevert
Met een vormvullingssimulatie ziet u vooraf hoe de holte volloopt, waar de fronten samenkomen, waar lucht ingesloten raakt en hoeveel druk er nodig is. U vergelijkt posities voor de aanspuiting in de matrijs zonder staal te bewerken. Voor een complex product is dat vrijwel altijd goedkoper dan een tweede beproevingsronde, want een wijziging in het model kost uren en een wijziging in gehard staal kost weken.
De simulatie vervangt de praktijkproef niet. Zij verkleint het aantal verrassingen en zorgt dat de eerste proefspuiting dicht bij het doel zit, wat helpt om faalkosten bij het opschalen te beperken.
Loopt u tegen vloeilijnen, verbrandingsplekken of kromtrekken aan bij een bestaand product, dan is de aanspuiting vaak de eerste plek om te kijken. Wij denken graag mee over een aanpassing in het gereedschap of over een nieuw matrijsontwerp. U bereikt ons via de contactpagina.